《实验：探究向心力大小的表达式》PPT课件
合集下载
《向心力》圆周运动(第2课时实验探究向心力大小的表达式)课件PPT
本实验旨在探究向心力大小的表达式，通过定性与定量分析，揭示向心力与质量、角速度、半径之间的关系。实验采用控制变量法，首先通过感知实验定性了解各因素对向心力的影响，随后利用向心力演示器进行定量分析。在实验中，我们观察到，当质量ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ半径一定时，向心力与角速度的平方成正比；当质量和角速度一定时，向心力与半径成正比；而当半径和角速度一定时，向心力与质量成正比。这些结论通过数据收集与分析得到验证，为我们深入理解向心力提供了重要依据。此外，实验还强调了安全注意事项，确保操作过程的安全性。
人教版(新教材)高中物理必修2：第2节 第1课时 探究向心力大小的表达式ppt课件
【例2】 (多选)如图所示，是一个研究向心力与哪些因素有关的DIS实验装置示意图， 其中质量为m的圆柱体放置在未画出的光滑圆盘边缘，绳子一端连接小圆柱体， 另一端连接力传感器，使圆柱体做匀速圆周运动。圆周运动的轨道半径为r，光 电传感器测定的是圆柱体的线速度。关于这个实验下列说法正确的是( )
A.研究向心力与半径的关系时，应保持圆柱体线速度和质量一定，画F－r图像 B.研究向心力与线速度的关系时，应保持圆柱体质量和运动半径一定，画F－v2 图像 C.研究向心力与质量的关系时，应保持圆柱体线速度和运动半径一定，画F－m 图像 D.如能保证两个传感器同步记录，即使圆柱体不做匀速圆周运动，同样可以完 成该实验目的
【探究分析】 1.根据 F＝mrω2、F＝mvr2知，探究四个物理量之间的关系时，应控 制两个物理量不变来探究其他两个物理量之间的关系。 2.在利用图像分析时，如果探究的物理量呈现非线性关系，我们要转化为线性关系， 这样更直观。
【详细分析】 【例1】 根据题意，质量相同，半径相同，故只能探究向心力的大小与角速度
【思维感悟】
在进行科学实验时，控制变量是指那些除了实验因素(自变量)以外的所有影响实 验结果的变量，这些变量不是本实验所要研究的变量，所以又称无关变量、无 关因子。只有将自变量以外一切能引起因变量变化的变量控制好，才能弄清实 验中的因果关系。控制变量衍生到生活中的作用是控制一定影响因素从而得到 真实的结果。
(4)实验结论 ①在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成__正__比__。 ②在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成__正__比__。 ③在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成__正__比__。
探究1 定性探究影响向心力大小的因素
高中物理【实验：探究向心力大小的表达式】优秀课件
人教物理必修第二册
返回导航 上页 下页
[创新归纳] 本题的创新点体现在实验目的创新，由探究向心力大小与半径、角速 度、质量的关系的实验，迁移为测周期和重力加速度的实验。
人教物理必修第二册
返回导航 上页 下页
1．向心力演示器如图所示。现将小球A和B分别放在两边的槽内，小 球A和B的质量分别为mA和mB，做圆周运动的半径分别为rA和rB。皮带 套在两塔轮半径相同的两个轮子上，实验现象显示标尺8上左边露出的 等分格子多于右边。下列说法正确的是( )
人教物理必修第二册
返回导航 上页 下页
研究向心力与半径之间的关系
序号 1 2 3 4 5 6 Fn r
人教物理必修第二册
返回导航 上页 下页
3.保持ω和r一定：研究小球做圆周运动所需向心力Fn与质量m之间的关 系(如图所示)，记录实验数据。
人教物理必修第二册
返回导航 上页 下页
研究向心力与质量之间的关系
人教物理必修第二册
返回导航 上页 下页
解析：根据题意，皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，因而 ωA＝ωB， 标尺 8 上左边露出的等分格子多于右边，因而 FA＞FB，根据向心力公式 F ＝mω2r 知选项 A 正确，D 错误；根据向心力公式 F＝mvr2知选项 B、C 错 误。
人教物理必修第二册
④如果Mg＝___m__4_πt_22N__2(_L_－__h_)________近似成立，则可以认为本实验粗
略验证了向心力公式。
人教物理必修第二册
返回导航 上页 下页
解析：(1)②用秒表测出小球 A 转过 N 圈所用的时间 t，则小球 A 转动的周
期 T＝Nt 。 ④小球 A 在水平面内做匀速圆周运动的向心力 F＝m4Tπ22(L－h)＝m4Ntπ22(L －h)＝m4πt22N2(L－h)，细绳对小球 A 的拉力提供小球 A 做匀速圆周运动的 向心力，细绳对小球 A 的拉力等于物块 B 的重力 Mg，则 Mg＝m4πt22N2(L
向心力PPT学习课件PPT课件
3、测 t 时不能太久
O
θ
l h
r O'
4、启动小球时应确保小球做的是匀速圆周运动
第15页/共28页
做变速圆周运动的物体所受的力—链球运动
F
O
第16页/共28页
思变 匀速圆周运动所受的合力提供向心力，方向始终
考速 圆
指当向沿圆圆心周；运如动果的一物个体沿所圆受周的运合动力的不物指体向所圆受心的时合， 力物不体指做向变圆速心圆，周还运能动做。匀速圆周运动吗？
Ff=mg
其中：Ff=μFN 而由向心力公式：
FN=mω2r
解以上各式得：＝
g
r
Ff FN
G
第26页/共28页
小
结
1、向心力的方向： 指向圆心
2、向心力的作用效果： 改变速度的方向
3、向心力的大小
Fn=mvr 2 Fn=m rω2 Fn =m4Tπ22r
4、变速圆周运动中的合力并非向心力
在匀速圆周运动中合力充当向心力
3、向心力的大小
Fn=mvr 2 Fn=m rω2 Fn =m4Tπ22r
4、变速圆周运动中的合力并非向心力
在匀速圆周运动中合力充当向心力
第18页/共28页
匀速圆周运动
N F
G
变速圆周运动
Ft
v
F合 Fn O
合力全部 提供向心力
合力部分 提供向心力
第19页/共28页
一
般 曲
运动轨迹既不是直线也不是圆周的曲线运动，可
线 以称为一般曲线运动。
运 动
一般曲线运动
各个地方的弯
r2
曲程度不一样，
如何研究？
r1
把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段都 可以看作一小段圆弧。这些圆弧的弯曲程度不 一样，表明它们具有不同的曲率半径。在分析 质点经过曲线上某位置的运动时可以采用圆周 运动的分析方法进行处理。
第25课时探究向心力大小的表达式2025届高考物理一轮复习课件
1
2
3
4
5
目录
高中总复习·物理
控制变量法 （选填“等效
（1）本实验采用的主要实验方法为
替代法”或“控制变量法”）。在探究小球做圆周运动所需
向心力的大小F与运动半径r的关系时，把两个相同
质量
的小球放到半径r不等的长槽和短槽上，保证两变速塔轮
的
角速度 相同，根据标尺上露出的红白相间等分标记，
整塔轮上的皮带，使两个小物体的角速度相同。探究向心力的大小
与半径的关系。
（3）换成质量不同的物体，分别使两物体的转动半径相同。调整塔
轮上的皮带，使两个小物体的角速度也相同。探究向心力的大小与
质量的关系。
（4）重复几次以上实验
目录
高中总复习·物理
数据记录与处理
1. 数据记录
（1）m、r一定
序号
1
2
3
测量细线拉力，利用牛顿第二定律写出F与v2的关系式，F-v2图
线与F轴交点的纵坐标表示钢球的重力大小。
目录
高中总复习·物理
解析：(2)画出F-v2的关系图像如图所示：
目录
高中总复习·物理
2
2
（3）根据F－mg＝m ，整理有F＝mg＋ v ，由上述式子，
结合图像可知，图像的纵截距为钢球的重力，即mg＝0.104
向心力的大小Fn与质量的关系，故得到的正确结果是做圆周运
动的物体在转动半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与
质量成正比。
目录
高中总复习·物理
（3）乙同学把两小球都换为钢球，且质量相等，如图乙所示，实验
中观察到标尺上红白相间的等分格显示出两个小球所受向心力
新人教版高中物理必修二课件：5.6《向心力》 (共12张PPT)
v2 Fn m r 1.实验目的：
Fn mr2
① 验证向心力与速度平方成正比
② 验证向心力与角速度平方成正比
③ 验证在线速度一定的情况下，半径越大 需要的向心力越小
④ 验证在角速度一定的情况下，半径越大 需要的向心力越大
2.实验原理：
① 如果在控制质量与半 径不变，测定在不同速 度下的向心力，画出Fn 与v2的图象，如果是通过 原点的直线，则向心力向(指向圆心方向)的合力改 变速度的方向，这个方向的合 力才是向心力
2.变速率圆周运动的合外力并 不指向圆心，即不是向心力；而 沿半径指向圆心方向的合力才是 向心力。
（四）关于向心力的说明：
(1)任何一个曲线运动的法向加速都 可以看成是向心加速度 (2)法向合力仍满足向心力公式， 就是半径为该点的曲线半径。
3.任何曲线运动的一小段均可以近 似为一小段圆弧，但在不同地方曲线 半径可能不同。因此，曲线运动也可 以用圆周运动来处理。
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/182021/3/18Thursday, March 18, 2021
（一）观察与思考
（一）观察与思考
（二）向心力的大小
匀速圆周运动
向心加速度
根据牛顿第二定律
指向圆心的合力
向心力
（二）向心力的大小
根据牛顿第二定律：
Fn man
向心力的表达式：
Fn
m
v2 r
Fn mr2
Fn
m
4 2r
T2
（三）向心力表达式的验证（课本）： 3.实验设计：
实验装置介绍(图)
物理 2 向心力 第1课时 实验探究向心力大小的表达式-课件
向心力
第1课时
1
实验：探究向心力大小的表达式
物理观念 科学思维
核心素养目标 向心力及其特点、表达式。 会测量、分析实验数据，获得实验结论。
科学探究
利用向心力演示器探究向心力大小的表达式。
2
[观图助学]
知识点一 向心力
用一根结实的细绳拴住软木塞，细绳水平使软木塞在光滑桌面上做匀速圆周运动， 软木塞受几个力的作用？方向如何？
12
影响向心力大小的因素比较多，应采用控制变量法进行研究。在让某个因素(如半径) 变化的同时，控制其他因素(如质量和角速度)不变，便于找出这个因素影响向心力大 小变化的规律。然后依次分别研究其他的影响因素。
使用向心力演示仪时应注意 (1)将横臂紧固螺钉旋紧，以防小球和其他部件飞出而造成事故。 (2)摇动手柄时应力求缓慢加速，注意观察其中一个测力计的格数。达到预定格数 时，即保持转速均匀恒定。
18
核心要点二 探究影响向心力大小的因素
[例2] 向心力演示器如图所示。转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5 随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂 6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套 筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出 两个球所受向心力的大小。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可改变两个 塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动的向心力大小跟哪些因素有关、具体关系 怎样。现将小球A和B分别放在两边的槽内，小球A和B的质量分别为mA和mB， 做圆周运动的半径分别为rA和rB。皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，实验 现象显示标尺8上左边露出的等分格子多于右边，则下列说法正确的( )
16
第1课时
1
实验：探究向心力大小的表达式
物理观念 科学思维
核心素养目标 向心力及其特点、表达式。 会测量、分析实验数据，获得实验结论。
科学探究
利用向心力演示器探究向心力大小的表达式。
2
[观图助学]
知识点一 向心力
用一根结实的细绳拴住软木塞，细绳水平使软木塞在光滑桌面上做匀速圆周运动， 软木塞受几个力的作用？方向如何？
12
影响向心力大小的因素比较多，应采用控制变量法进行研究。在让某个因素(如半径) 变化的同时，控制其他因素(如质量和角速度)不变，便于找出这个因素影响向心力大 小变化的规律。然后依次分别研究其他的影响因素。
使用向心力演示仪时应注意 (1)将横臂紧固螺钉旋紧，以防小球和其他部件飞出而造成事故。 (2)摇动手柄时应力求缓慢加速，注意观察其中一个测力计的格数。达到预定格数 时，即保持转速均匀恒定。
18
核心要点二 探究影响向心力大小的因素
[例2] 向心力演示器如图所示。转动手柄1，可使变速塔轮2和3以及长槽4和短槽5 随之匀速转动，槽内的小球就做匀速圆周运动。小球做圆周运动的向心力由横臂 6的挡板对小球的压力提供，球对挡板的反作用力通过横臂的杠杆使弹簧测力套 筒7下降，从而露出标尺8，标尺8上露出的红白相间等分格子的多少可以显示出 两个球所受向心力的大小。皮带分别套在塔轮2和3上的不同圆盘上，可改变两个 塔轮的转速比，以探究物体做圆周运动的向心力大小跟哪些因素有关、具体关系 怎样。现将小球A和B分别放在两边的槽内，小球A和B的质量分别为mA和mB， 做圆周运动的半径分别为rA和rB。皮带套在两塔轮半径相同的两个轮子上，实验 现象显示标尺8上左边露出的等分格子多于右边，则下列说法正确的( )
16
向心力-优秀ppt课件
用
圆 从运动的角度求得Fn ；
锥 从受力的角度求得F合 ；
摆 粗
将Fn 和F合 进行比较。
略
验 2、实验需要的器材？
O 小球所需
向心力
θ
l
Fn=m
v2 r
FT
h
r F合 O'
证
向 钢球、细线、画有同心圆的 心 木板、秒表、直尺
G F合＝mg tanθ
力
的 3、实验需要测量的数据有哪些？如何测量？
表
达
把一般曲线分割为许多极短的小段，每一段
一 都可以看作一小段圆弧.这些圆弧的弯曲程度不一
般 样，表明它们具有不同的曲率半径（可以这样理解：就是 把那一段曲线尽可能的微分，直到最后近似一个圆弧，这个圆弧对应的半径即
曲 曲线上这个点的曲率半径.）.注意到这点区别之后，在分析
线 质点经过曲线上某位置的运动时，就可以采用圆
运 1、变速圆周运动的合外力也指向圆心吗？
动 变速圆周运动的速度大小是怎么改变的？ 和 一 2、怎么分析研究一般的曲线运动？
般
曲
线
运
动 .
做变速圆周运动的物体所受的力
V
Ft
F
Fn
v
·
·O
F
Ft 切向分力，它产生切向加速度，改变速度的大小. Fn 法向分力，它产生向心加速度，改变速度的方向.
.
处
理
第六节： 向心力
.
拉住绳子一端，使小球在 光滑水平面上做匀速圆周运动。
观察与思考： 1 .做圆周运动的小球，为什么不沿直线运动？ 2 .小球受到哪些力作用？合外力是哪个力？ 这个力的方向有什么特点？这个力起什么作用？ 3 .一旦线断或松手，结果如何？
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
本实验旨在探究向心力大小的表达式。通过使用向心力演示器，我们测量并分析了影响向心力大小的因素。实验中，我们分别改变了物体做圆周运动的半径、角速度和质量，同时保持其他因素不变，以研究它们对向心力大小的影响。通过记录实验数据并绘制Fn－ω2、Fn－r、Fn－m的图像，我们发现：在质量和半径一定的情况下，向心力的大小与角速度的平方成正比；在质量和角速度一定的情况下，向心力的大小与半径成正比；在半径和角速度一定的情况下，向心力的大小与质量成正比。这些结论验证了向心力的表达式Fn＝mω2r或实验还强调了向心力的作用效果，即只改变速度的方向而不改变速度的大小，以及向心力可以由其他力如重力、弹力等来提供。